Guía Esencial del Proceso de Lapeado para Acabado Superficial de Precisión

El lapeado (lapping) es una operación popular hoy para diversos acabados superficiales, usando polvos abrasivos sueltos como agentes de corte. Se realiza normalmente a bajas velocidades. Este proceso mecánico se lleva a cabo en piezas que exigen tolerancias muy estrechas de planitud, paralelismo, espesor o acabado.

Aplicaciones del lapeado incluyen herramientas de corte, equipos de impresión, transmisión, estampado y forja, etc. Hoy conocerás la definición, aplicación, función, diagrama, operaciones, principio de funcionamiento, tipos, ventajas e inconvenientes del proceso de lapeado. También conocerás las máquinas de lapeado y sus procesos.

¿Qué es el lapeado?

El término lapeado es un proceso mediante el cual se elimina material de una pieza (o probeta) con precisión para obtener una dimensión o forma deseada. Se ha aplicado en muchas aplicaciones y materiales: metales, vidrios, semiconductores, ópticas, cerámicas, muestras geológicas, gemas, minerales, etc.

También puede verse como proceso de acabado usando abrasivo suelto. Puede realizarse tras el rectificado para crear superficie de acabado muy precisa. Aunque es similar a rectificado y bruñido, solo que usa partículas abrasivas sueltas para retirar material en lugar de material aglomerado como muelas.

El lapeado suele retirar 0,03–0,003 mm de la pieza. Las técnicas de lapeado (y pulido) ofrecen grandes beneficios por la precisión y control con que se retira material.

Máquinas de lapeado

Son máquinas especiales de acabado de precisión que usan partículas abrasivas en suspensión (slurry) mezcladas con aceite o agua. El slurry es una herramienta de corte líquida, forma una película abrasiva entre el plato de lapeado subyacente y la pieza a lapear.

Tienen capacidad para crear superficies planas, normalmente hasta 0,001 mm, con acabados mejores que Ra 0,01. En el proceso, la pieza se retira gradualmente por la acción de rodadura y deslizamiento de granos abrasivos entre el plato y la pieza. El material retirado y el slurry drenan fuera de la mesa.

Los sistemas de lapeado y pulido de una cara y dos caras son los dos tipos de sistemas planos. La de una cara significa que solo un lado de la pieza se procesa a la vez. Múltiples lados también pueden procesarse pero uno tras otro, solo uno a la vez.

La de dos caras significa que dos lados pueden procesarse simultáneamente. Múltiples lados también pueden procesarse pero solo dos a la vez.

Aplicaciones del lapeado

Aplicaciones industriales: aeroespacial, automoción, electrónica, etc. A continuación, diversas aplicaciones:

• Hidráulica y neumática: fundiciones, placas de válvula, sellos, cuerpos de cilindro, placas de zapatilla.
• Producción de bombas: álabes, impulsores, caras de sello, válvulas rotativas, etc.
• Placas de embrague, engranajes, espaciadores y cuñas en equipos de transmisión.
• En estampado y forja, lapeado en bosses, espaciadores, placas, martillos de tipo, etc.
• Herramientas de corte: puntas, cuchillas de hender.
• Equipos de impresión: fabricación de planchas de impresión, nuevas o reacondicionadas.
• Equipos de inspección: bloques de prueba, yunques de micrómetro, planchas de referencia, planchas ópticas.
• Finalmente, componentes aeroespaciales: componentes de giroscopio, sellos, placas de bloqueo.

Las aplicaciones son vastas porque casi todo tipo de material puede mecanizarse: cerámica, vidrio, madera, etc., incluso materiales frágiles.

La función del proceso es obtener precisión extrema de forma y dimensiones y buena calidad superficial.

Diagrama de procesos de lapeado:

Operaciones realizadas con máquinas de lapeado

Operaciones especiales en máquinas de lapeado:

• Modificación del acabado superficial, usualmente mejorado en valores cualitativos superficiales y sub-superficiales (más liso).
• La planitud (geometría) de una superficie puede volverse plana o esférica usando máquina de lapeado.
• Eliminación de material.
• Forma pasiva de rectificado (baja presión, baja velocidad, baja tasa de retirada)
• El lapeado se usa en superficies planas, no esféricas ni contornos.
• Se requiere movimiento específico de la herramienta (plato), la pieza, o ambas.

• Las máquinas de lapeado están hechas específicamente para materiales de alta tolerancia.
• Pulido de materiales

Principio de funcionamiento

El funcionamiento es sencillo. Una máquina de lapeado consta de 5 componentes principales: mesa giratoria (plato de lapeado), varios anillos de acondicionado, contrapeso (topweight), slurry (herramienta) y la propia máquina.

Controles, motor, refrigerante, filtro y demás componentes subsidiarios para el correcto funcionamiento están en la máquina. El plato es accionado (gira) por motor y los anillos giran automáticamente al girar el plato. Suele ser de fundición blanda de alta calidad, aunque pueden usarse cobre y otros metales blandos.

La función de los anillos es sujetar la pieza. Distribuyen el desgaste uniformemente por el plato, alargando su vida. Anillos especiales pueden montarse para operaciones específicas como cilíndricos, especialmente piezas largas.

Una placa superior presiona la pieza para que ocurra la abrasión. Puede ser tapas simples o cubiertas tipo pistón accionadas mecánicamente. El slurry se hace de materiales abrasivos como diamante o carburo con base líquida de aceite o agua. Se alimenta entre plato y placa superior, distribuyéndose uniformemente por la rotación del plato. Los minúsculos abrasivos en suspensión arrastran y ruedan sobre la superficie de las piezas sujetas, eliminando micro-irregularidades.

Mira el vídeo para aprender más sobre el proceso de lapeado:

Tipos de lapeado

Los tipos se determinan por la acción de frotamiento, manual o por máquina. A continuación, los diversos tipos:

Lapeado manual (Hand Lapping):

Cuando la operación se realiza manualmente: la pieza se frota sobre el plato usando la mano. Primero se recubre el plato con material abrasivo en pasta. Luego se frota la pieza aplicando poca presión manualmente.

Lapeado a máquina (Machine lapping):

Involucra plato giratorio y anillos de acondicionado como se explicó en el principio. Los anillos sujetan la pieza y la frotan contra el plato. Estos procesos se usan para acabar grandes cantidades de piezas similares.

Ventajas e inconvenientes del lapeado

Ventajas:

Beneficios en sus aplicaciones:

• Alta precisión dimensional.
• Refinamiento del acabado superficial.
• Corrección de formas imperfectas.
• Ajuste estrecho entre superficies conjugadas.
• Precisión extrema en planitud y paralelismo al lapear ambas caras de pieza plana simultáneamente.
• Alivio de tensiones inherentes.
• Menor generación de calor vs. otros procesos de acabado.
• No se requieren dispositivos de sujeción; no hay distorsión de la pieza.

Inconvenientes:

Limitaciones a pesar de sus ventajas:

• Proceso costoso.
• Proceso lento.
• Requiere operario semicalificado.
• Coste inicial de máquina elevado.
• Solo se realiza en superficies planas.
• Coste de mantenimiento también alto.
• Por la baja tasa de producción, los costes operativos pueden ser elevados.

Conclusión

El proceso de lapeado es un proceso de acabado muy importante en la industria actual. Puede retirar 0,03–0,003 mm de la pieza. Las técnicas de lapeado (y pulido) ofrecen grandes beneficios por la precisión y control en la retirada de material. En este artículo he explicado definición, aplicaciones, operaciones, funcionamiento y tipos de lapeado. También las ventajas e inconvenientes.

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